Интерфейс RS422.
Интерфейс описывает физический уровень цифровой двух точечной системы связи
Gпередатчик, R приемник, Rc-сопротивление
Параметры интерфейса выходное напряжение ±2 до ±5В
Ток до 150мА, чувствительность приемника 0.2В, входное сопротивление 3.1кОм. Интерфейс рассчитан на использование длинных линий связи порядка 1км. Приемник и передатчик являются диффиренцильными.
Универсальный последовательный интерфейс USB
На данный момент существуют три стандарта USB это: USB1.1, USB2.0, USB3.0. Этот интерфейс предназначен для подключения периферийных устройств как к персональному компьютеру. USB не является промышленным интерфейсом, потому что у промышленных должна быть помеха защищенность. Интерфейс позволяет производить передачу информации на следующих скоростях:
1низкая скорость lowspeed 1.5Мбит/сек
2полная скорость fullspeed 12Мбит/сек
3высокая скорость highspeed 480Мбит/сек(USB2.0)
4hyperspeed 520Гбит/сек
Основные особенности USB.
1Для подключения любых устройства используются одинаковые подключения(соединители)
2Подключенные устройства могут динамически конфигурироваться и самоиндифицироваться.
3Шина USB поддерживает подключения до 127 физических устройств
4Одновременная поддержка множества потоков обмена данных
5В протокол встроен механизм исправления и отслеживания ошибок
Топология шин
Топология это способ связи различных узлов сети. Топологии бывают следующие: звезда, кольцо, шина.
Интерфейс USB описывает соединение центрального узла(хост) и подключаемое устройство.
Хост обычно расположен внутри персонального компьютера и управляет работой всего интерфейса. Для подключения устройств используется специальное устройства называемое хаб. Каждый хаб имеет четыре исходящих порта, корневой хаб тоже располагается внутри компьютера. Логически законченное устройство подключенное к порту USB называется функцией. Топология интерфейса представляет собой набор уровней. На самом верхнем уровне располагается хост и корневой хаб. На самом нижнем(7уровне) находятся только функции. К портам хаба 1-5 уровня могут подключатся либо хабы или функции.
Сигнал на шине usb.
По кабелю USB передается четыре сигнала:
1 сигнал питания шины составляет +5В и обозначается VPas
2 земля
3 D+ дифференциальная шина данных
4 D- дифференциальная шина данных
Уровни сигналов.
Шина осуществляет большое количество состояний (неизменное состояние шины, переход из одного состояния в другое, логические уровни, подключение и отключение логических устройств) поэтому используется большое количество уровней сигналов не только статических, но и динамических. Основные функции:
1 дифференциальная единица D+>2,8В
2 дифференциальная единица D-<0,3В
Для передачи данных используется NRZI код относится к разряду сама синхронизирующих. Для корректного приема данных не требуется синхронизация. Особенность состоит в следующем: логическая единица постоянный уровень сигнала и 0 переход из одного состояния в другое.
Логический интерфейс шины.
Все передачи по интерфейсу инициируются хостом, данные передаются в виде пакетов. Разновидности пакетов бывают следующие:
1Пакет признак. Описывает тип и направление передачи данных, адреса устройства и номер конечной точки(адресная часть устройства).
2Пакет данных.
3Пакет согласования. Необходим для сообщения о результате пересылки данных. Каждый обмен данных состоит из трех фаз:
1Фаза передачи пакета признаком
2Фаза передачи данных
3Фаза согласования
Используется несколько типов пересылки данных:
1управляемая пересылка control transfer используется для конфигурации устройства;
2потоковая пересылка bulk transfer используется для передачи относительно большого объема информации заданного размера;
3пересылка с прерыванием interrupt transfer используется для передачи небольшого объема данных с повышенным приоритетом относительно других видов пересылок;
4изохронная пересылка isochrones transfer передача данных в реальном времени, требует согласования скорости и времени передачи данных.
Реализация устройств для подключения к USB.
Наиболее известными и распространенными фирмами USB является Philips, Fair Child кроме этого последние контролеры комплектуются шинами USB.
Параллельный интерфейс персонального компьютера.
Параллельный интерфейс описывается стандартом IEEE 1284, по этому стандарту выделяют 5 режимов работы:
1 совместимый(центроникс-centronics)
2 полубайтный
3 двунаправленный байтный режим
4 ЕPP режим(расширенный параллельный порт)
5 SPP режим с дополнительными возможностями порта.
В первом режиме осуществляется однонаправленная передача данных во внешнее устройство. В полубайтном устройстве можно вводить 4бита в компьютер. В байтном режиме шина данных может использоваться как на вход, так и на выход. SPP (стандартный параллельный порт).
Сигналы интерфейса в режиме SPP.
Data0… Data7 это восьми битная шина данных, остальные данные являются сигнала управляющие принтер. Strobe - сигнал готовности данных, busy – принтер занят, AСK – подтверждение приема данных, относительно компьютера это вход, PO – отсутствие бумаги в принтере, по отношению к компьютеру это вход, Error – сигнал ошибки, по отношению к компьютеру это вход. Протокол обмена данных реализуется программно, что не позволяет реализовать большие скорости передачи данных, но дают определенную гибкость в реализации самого протокола, скорость передачи около 50кБайт/cек.
Работа интерфейса в режиме EPP.
В этом режиме сигнал интерфейса генерируется аппаратно, что позволяет получить скорость передачи данных до 2Мбайт/сек. В этом режиме используется те же сигналы, но с другими значениями. Data0… Data7 двунаправленная шина данных, RST – сброс внешнего устройства, Data Strobe – сигнал о готовности данных, Addr Strobe – может быть подключено только одно устройство, внутри могут быть использованы различные блоки. Write – если сигнал активный, то запись во внешнее устройство, если не активный, то чтение во внешнее устройство, Wait – устройство занято обработкой данных, Interrupt – сигнал запроса на прерывания от внешнего устройства.
Типовые циклы обмена по шине.
1 Цикл записи адреса:
Вертикальная черточка означает активный уровень записи.
2 Цикл записи данных, по сравнению с первым циклом не имеет практически никаких отличий, кроме:
3 Цикл чтения данных:
Данный интерфейс является быстрым, недорогим, но устаревшим. Для повышения эффективности всей системы внешние устройства могут выставлять сигнал запроса на прерывания в случае отправки данных на компьютер.
Режимы работы параллельного интерфейса ЕСР.
Аналогичен ЕРР, но обладает дополнительными возможностями:
1использование прямого канала для доступа к информации;
2 наличие аппаратных буферов(данные туда сбрасываются с любой скоростью, а аппаратный буфер соответственно обеспечивает правильный режим работы);
3 использование аппаратного сжатия данных.
Технические характеристики параллельного интерфейса.
Параллельный интерфейс используют уровни сигналы ТТL. Разъем используется на DB25. Максимальная скорость передачи до 2 Мбайт/с, максимальная длина соединительного кабеля 1.8м. К порту возможно подключение только одного внешнего устройства.
Внутри-платный интерфейс.
Используются как параллельные, так и последовательный интерфейс. Параллельный интерфейс имеет следующий типовой набор сигналов:
AD – совмещенная шина адреса и данных;
AEN – сигнал готовности данных;
OE – чтение данных;
WR – запись данных;
CS – выбор микросхемы.
Типовое подключение к микросхеме памяти выглядит следующим образом:
Плюс такого интерфейса в том, что скорость очень хорошая, но при этом есть недостаток – это необходимость расположения проводников на плате. Поэтому в настоящее время в качестве внутри-платных интерфейсов используют последовательные интерфейсы.
Интерфейс I2C.
Физический интерфейс оформлен в виде двух направленных линий, линии соответственно обозначаются SDA, SCL. Придумал компания Philips данный интерфейс. В данном интерфейсе определен следующий протокол данных:
1 обмен может быть начат, если шина не занята;
2 линия данных должна оставаться стабильной, пока тактовая линия находится в состоянии единица.
Состояние А – шина свободная, состояние Б – начало обмена данных, состояние В – конец обмена данных, состояние Г – данные действительны.
Каждое устройство принимает данные по шине после приема каждого байта формирует сигнал подтверждения.
Топология шины I2C.
Таким, образом, может быть подключено до 127 устройств к шине, обмен по шине всегда инициируется мастером. Инициирующая посылка должна быть выполнена следующим образом:
Преимущество этой шины то, что используется два сигнальных провода. Большой минус низкая скорость передачи и большой интерфейс.
Интерфейс SPI.
В интерфейсе SPI используется 4 сигнальных провода.
SCK – это тактовый сигнал;
MOSI – сигнал передачи данных от мастера к подчиненному;
MISO – сигнал передачи данных от починенного к мастеру;
СS – выбор микросхемы.
Данный интерфейс работает на частоте 20-30МГц, что обеспечивает достаточно высокую скорость. Возможно одновременная передача на подчиненные. Фактически интерфейс представляет собой набор сдвиговых регистров, которые трактуются разными фронтами сигнала SCK выделяют MODE0…MODE3. Наиболее популярно два режима MODE0 и MODE3.
Режим MODE0
Режим MODE3(в отличии от MODE0 сигнал идет по обоим фронтам)
По заднему фронту SCK данные выставляются, по переднему защелкиваются.